将超声波传感器应用到紧固件上的系统技术方案

提供低成本传感器粘结工具和技术，其可用来达到工厂制造的载荷指示部件的品质，而且允许在不考虑紧固件所在定向的条件下将其附连到紧固件上。这种粘结工具和技术还可用来粘结需要精确定位和牢靠粘结的其它小型物体，例如将标识标签粘结到制造好的构件或结构上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将超声波传感器应用到紧固件上的系统
本专利技术涉及精确且可靠地将诸如传感器或标识标签的小型物体粘结到构件上，以便进行测量或标识，并且更确切地来说，本专利技术涉及使用对在测试实验室或组装现场或建造现场的技术员来说容易且可靠的过程，将超声波传感器粘结到紧固件上，以产生载荷指示紧固件。
技术介绍
一段时间以来，超声波被用来精确地测量螺栓中的载荷。最初，最常用的是可移除超声装置。最近，已经开始使用低成本永久固定超声波传感器，其可永久地附连到紧固件的一端上。例如在以下专利中描述了此此类永久紧固件：1989年7月11授权的美国专利No.4,846,001(Kibblewhite)；1992年7月21日授权的美国专利No.5,131,276(Kibblewhite)；2006年1月31日授权的美国专利No.6,990,866(Kibblewhite)；以及2011年10月4日授权的美国专利No.8,028,5856(Kibblewhite)，通过引用而结合各个专利的主题，就好像其在本文完整地阐述那样。使用超声波的紧固件中的载荷测量使用脉冲-回波技术来确定紧固件的飞行时间或声长度。利用用粘合剂粘结到紧固件的端部上的永久附连的传感器，这样的测量非常依赖传感器的位置和粘结的特性。除了提供机械附连之外，粘合剂还充当声耦合剂和联接到螺栓表面上的电容。为了使超声波传感器有效地发射和接纳声波，粘合剂层或“粘结线”必须是薄的且没有气泡。为了准确地测量载荷，传感器相对于螺栓柄在端部表面上精确地居中，以最大程度地减小螺栓柄的直径上的应力偏差的作用。由于这个可重复的薄粘结线难以实现，所以要用具有精度自动化机器人装备的制造设施，才能制造出最精确的永久超声波传感器载荷指示紧固件，诸如由位于宾夕法尼亚州的普鲁士王镇上的LoadControlTechnologies公司制造的i-bolt®紧固件。需要快速地生产载荷指示紧固件来实现紧急测试和开发程序，并且因此超声载荷测量装备厂商提供超声波传感器，以便用户将超声波传感器粘结到紧固件上，以制作载荷指示紧固件。这种超声波传感器和附连程序的示例在密歇根州的特洛伊镇上的MicroControl股份有限公司制造的MC900瞬时记录仪的操作手册中有描述，把该操作手册的主题通过引用而结合在本文中，就好像其在本文全部阐述那样。但是，这些手工制造工艺缺乏来精确定位传感器的有效办法，而且操作是困难和耗时的。此外，不良的粘结线可重复性可导致测量结果的不可靠和不准确。因此仍然需要提供一种系统，其允许用户轻易且快速地制作载荷指示紧固件，同时实现工厂生产的载荷指示紧固件的精确定位和粘结完整性，并且提供实际技术来将传感器粘结到已经安装好的紧固件上，或者用于在紧固件无法定向成使得其粘结表面朝上的其它情形中。
技术实现思路
目前用户可用来将传感器附连到紧固件上的超声波传感器附连套件不设有用于定位和粘结超声波传感器的工具。用手粘结超声波传感器要求熟练的技术人员，过程非常慢且繁重，而且导致载荷指示部件缺乏专业制造设备中生产的载荷指示部件的可靠精确性。根据本专利技术，提供低成本传感器粘结工具和技术，其可用来实现工厂制造的载荷指示部件的品质。本专利技术同时也允许把传感器附连到紧固件上，无论它们的定向如何。另外，本专利技术的粘结工具和技术可用来粘结需要精确定位和可靠粘结的其它小型物体，例如将标识标签粘结到制造好的构件或结构上。关于实施本专利技术优选实施方案的进一步细节，参考下文与下面的插图的描述。附图说明图1显示典型的载荷指示紧固件的示例，其具有永久附连到螺栓头上的超声波传感器。图2显示具有多层材质的传感器，被应用来有利于精确粘结到紧固件上，以形成载荷指示部件。图3显示本专利技术的用于将超声波传感器附连到紧固件的端部以形成载荷指示部件的工具的优选实例。图4是图3的工具的一部分的横截面图，其中相同标号指示对应的元件。具体实施方式图1显示根据本专利技术生产的典型载荷指示紧固件。在此示例中，载荷指示紧固件大体包括紧固件1和附连到一端上的永久传感器2(例如，在上面引用的授予给Kibblewhite的美国专利No.6,990,866中公开的类型)。紧固件1包括头3和带螺纹的或形成螺纹的本体部分4，可通过合适的工具(未显示)适当地接合头3，以对紧固件1产生扭矩。如上面引用的美国专利No.6,990,866中公开的那样，传感器2可进一步包括条形码6，其粘贴于传感器2的顶部电极5上，以便有利于后面采取的步骤来获得紧固件1在操作期间或者在紧固件1的寿命期间的各种其它时候的拉伸载荷、应力、伸长或其它特性的指示。可用图3中显示的工具，使用根据本专利技术的传感器和传感器粘帖材料来产生图1中显示的类型的载荷指示部件。在本专利技术的优选实例中，对传感器供应额外的层，其临时附连到顶部电极上，如图2中的横截面图中示出的那样，以有利于将传感器粘结到螺栓上。图2显示传感器2，其优选为圆形，并且包括聚偏二氟乙烯叠片11和具有蚀刻条形码13的金属箔顶部电极12。临时附连到顶部电极12上的是包括塑料膜16和压力粘合剂层15的背后有粘合剂的胶带14，其示例为可从明尼苏达州的圣保罗市的3M公司购得的Scotch®牌胶带。背后有粘合剂的胶带14的目的是保护电极12的顶表面在粘结传感器期间免受粘合剂的影响。优选地使用孔直径小于背后有粘合剂的胶带14的掩模，将低粘性粘合剂层17(其类型类似于用于也可从明尼苏达州的圣保罗市的3M公司购得的Post-it®牌产品的粘合剂)选择性地应用到背后有粘合剂的胶带14的顶表面上，以在背后有粘合剂的胶带14顶表面的外径周围留下无粘合剂的区域。低粘性粘合剂层17的第一功能是用背后有粘合剂的胶带14临时将传感器10附连到载条18上，以输送给用户。低粘性粘合剂层17的第二功能是在用图3中显示的传感器粘结工具将传感器粘结到紧固件上时能精确地定位传感器。图3的工具30包括传感器定位工具32，其安装在自动对中台钳31的上方，自动对中台钳31用来在传感器粘结操作期间夹持紧固件1。自动对中台钳31具有两个夹持“V”形夹爪34和35，在夹持期间促动两个夹爪等距且以反方向移动，从而始终将紧固件轴线定位在同一位置，无论紧固件1的直径是多少。调节螺母36的旋转允许用超过中心切换杠杆33夹持不同大小的紧固件，例如，从6mm直径到40mm直径。在自动对中台钳31的中心夹持轴线下面的底板38中的孔37使得能够夹持非常长的紧固件，诸如双头螺栓，例如把自动对中台31固定后使得孔37在钳桌的边缘外面。本文参照图4来描述操作工具30，图4显示了图3的工具30的横截面图。通过提供干净的平坦粘结表面而使其顶端为传感器粘结做好准备的紧固件1夹持在自动对中台钳的夹爪34和35中，使得紧固件1的轴线与压力销40对齐。压力销40设有压力末梢41和压力控制弹簧42，并且旋到压力销杆43中，压力销杆43能够在对齐条44中沿轴向自由移动。在操作期间，具有压力杆43和压力销40的对齐条44下降，使得压力销末梢41支托在紧固件1上处于图4中显示的位置。随着对齐条44进一步下降使得压力杆43和压力销40靠在紧固件1上，压力销弹簧42压缩决定压力销末梢41在紧固件1上的施加的压力大小。对齐条44下降的轴向距离由调节指拧螺母45限制，因为对齐条44离紧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于与紧固件一起用来制造载荷指示部件的传感器，其中，所述传感器包括电极层和附加层，所述附加层临时附连到所述电极层的顶部表面上，以有利于将所述传感器粘结到所述紧固件上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.11 US 61/9513761.一种用于与紧固件一起用来制造载荷指示部件的传感器，其中，所述传感器包括电极层和附加层，所述附加层临时附连到所述电极层的顶部表面上，以有利于将所述传感器粘结到所述紧固件上。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器进一步包括应用到所述传感器的顶部表面上的条形码。3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器是由聚偏二氟乙烯叠片和金属箔组成的层压板。4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，附连到所述电极的顶部表面上的所述附加层包括背后有粘合剂的胶带层，其具有塑料膜层和压力粘合剂层。5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述传感器进一步包括应用到所述背后有粘合剂的胶带层的顶部表面上的低粘性粘合剂层。6.一种用于将传感器置于紧固件上以产生载荷指示部件的工具，其包括安装在自动对中台钳的上方的传感器布置工具，所述自动对中台钳用于在将所述传感器置于所述紧固件上的期间，将所述紧固件夹持就位。7.根据权利要求6所述的工具，其特征在于，所述自动对中台钳包括相对的夹爪，所述相对的夹爪用于在夹持期间促动，以将所述紧固件的轴线定位在选定位置上，而不考虑所述紧固件的直径。8.根据权利要求7所述的工具，其特征在于，所述自动对中台钳接纳具有从6mm直径至40mm直径的不同大小的紧固件。9.根据权利要求7所述的工具，其特征在于，所述传感器布置工具包括与压力控制弹簧联接的压力末梢，以及其中所述压力末梢和所述压力控制弹簧与压力销杆的联接，所述压力销杆能够在对齐条中沿轴向自由移动。10.根据权利要求9所述的工具，其特征在于，所述压力销末梢由软弹性材料制成，诸如橡胶或聚亚安酯，从而在所述传感器上提供均匀压力且消除微小的对齐偏差。11.根据权利要求10所述的工具，其特征在于，所述工...

【专利技术属性】
技术研发人员：IE基布尔怀特，
申请(专利权)人：佳创新有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US